JP2007276508A - Collision avoidance controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の衝突回避制御装置に関し、特にモデル予測制御を利用した車両の衝突回避制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle collision avoidance control apparatus, and more particularly to a vehicle collision avoidance control apparatus using model predictive control.
車両の走行時において、車両周囲の障害物(以下、ターゲット)を検出し、そのターゲットに衝突する危険性を判定して、必要に応じて自車に自動的に回避操作を設定する種々の衝突回避装置が開発されている。例えば、特許文献1に記載の衝突防止装置では、自車の前方を走行するターゲットの走行状態、自車の走行状態から衝突の可能性を判断し、その判断結果に基づいて衝突を回避すべくブレーキあるいはアクセルを制御するようにしている。この場合、車両のステアリング(操舵)方向は固定されたままで衝突回避操作がなされる。特許文献2に記載の装置も同様に、ターゲットに対する衝突の可能性を判断し、衝突の可能性が高い場合、強制的にブレーキを駆動することにより、衝突を回避するようにしている。
Various collisions that detect obstacles around the vehicle (hereinafter referred to as a target), determine the risk of collision with the target, and automatically set an avoidance operation on the vehicle when necessary An avoidance device has been developed. For example, in the collision prevention apparatus described in
一方、特許文献3に記載の車両衝突予防装置では、自車が車線変更しようとする場合に、変更車線に衝突の可能性の高い車両が存在すると車線変更を阻止する向きの反力をステアリングホイールに加えることによって、衝突を回避しようとしている。
On the other hand, in the vehicle collision prevention apparatus described in
上述したように、従来の車両の衝突回避装置は、ターゲットに対して衝突の可能性が高い場合、自車の走行速度のみを制御するか、あるいは、ステアリングホイールにのみを強制的に制御して車線変更を阻止するか、のいずれかの操作によって、目先のターゲットに対する衝突回避を図っている。 As described above, the conventional vehicle collision avoidance device controls only the traveling speed of the own vehicle or forcibly controls only the steering wheel when the possibility of a collision with the target is high. Collision avoidance to the immediate target is attempted by either operation of blocking lane change.
しかしながら、走行中の車両において、衝突を回避するためではあっても、急ブレーキを掛けることによってターゲット以外の自車周辺の他車両に及ぼす影響が大きく、極端な場合は、ターゲット以外の走行車両と衝突する可能性が発生する。また、車線変更を強制的に阻止されることによって、回避すべきターゲットを回避できないなどの他の危険性が増す場合もある。そのため、特許文献1乃至3に開示するような、ブレーキあるいはステアリングのいずれか一方を制御して衝突を回避しようとする装置は、複数の車両が併走する実際の道路上での使用には適切ではなく、その実用性に問題があった。
However, even in order to avoid a collision in a running vehicle, suddenly applying a brake has a significant effect on other vehicles in the vicinity of the vehicle other than the target. There is a possibility of collision. In addition, forcibly preventing lane changes may increase other risks such as inability to avoid targets to be avoided. For this reason, an apparatus for controlling a brake or steering as disclosed in
本発明は、従来の車両衝突回避装置の上記のような欠点を回避する目的で為されたもので、自車とターゲットとの衝突の危険性を検出した場合、衝突回避のために自車がとるべき最適ルートを算出し、この算出結果に基づいてブレーキおよびステアリング、場合によってはアクセルを駆動することによって、走行状態の急激な変化を伴うことなくスムーズに衝突回避を行えるようにした、車両の衝突回避制御装置を提供することを課題とする。 The present invention was made for the purpose of avoiding the above-described drawbacks of the conventional vehicle collision avoidance device. When the risk of collision between the own vehicle and the target is detected, the own vehicle By calculating the optimum route to be taken and driving the brakes and steering, and in some cases, the accelerator, based on the calculation result, it is possible to smoothly avoid collisions without sudden changes in the running state. It is an object to provide a collision avoidance control device.
上記課題を解決するために、本発明の車両の衝突回避制御装置は、自車の走行状態に関するデータとターゲットと自車間の距離およびターゲットの相対速度に関するデータとを記憶するデータベース部と、前記データベース部に記憶されたデータに基づいてターゲットの未来位置を予測するターゲット未来予測部と、前記データベース部に記憶されたデータに基づいて自車の未来位置を予測する自車未来予測部と、前記ターゲットおよび自車の未来予測部出力に基づいて自車およびターゲットの衝突の危険度を評価する衝突危険度評価部と、前記衝突危険度評価部出力に基づいてモデル予測制御を行い、衝突回避のための自車のアクチュエータに関する最適操作量を検索する最適操作量検索部と、を備えて構成される。 In order to solve the above-described problems, a vehicle collision avoidance control apparatus according to the present invention includes a database unit that stores data relating to a traveling state of a host vehicle, data relating to a distance between the target and the host vehicle, and a relative speed of the target; A target future prediction unit that predicts the future position of the target based on the data stored in the unit, a vehicle future prediction unit that predicts the future position of the vehicle based on the data stored in the database unit, and the target And a collision risk evaluation unit that evaluates the risk of collision between the vehicle and the target based on the output of the future prediction unit of the vehicle, and model prediction control based on the output of the collision risk evaluation unit to avoid collision And an optimal operation amount search unit that searches for an optimal operation amount related to the actuator of the vehicle.
上記本発明の制御装置によれば、自車の走行状態に関するデータと、ターゲットと自車間の距離およびターゲットの相対速度に関するデータとから自車モデルおよびターゲットモデルを作成し、モデル予測制御によって、自車が衝突回避のための最適ルートを走行するためのアクチュエータに関する最適操作量を検索することができる。この最適操作量を自車のアクチュエータ、例えばブレーキ、ステアリング、さらにはアクセルに入力することによって、自車に最適ルートを自動的に走行して衝突を回避させることができる。 According to the control device of the present invention, the host vehicle model and the target model are created from the data related to the traveling state of the host vehicle, the data about the distance between the target and the host vehicle and the relative speed of the target, and the model prediction control is performed. It is possible to search for the optimum operation amount related to the actuator for the vehicle to travel on the optimum route for avoiding the collision. By inputting this optimum operation amount to an actuator of the own vehicle, for example, a brake, a steering, and further an accelerator, the own vehicle can automatically travel on the optimum route to avoid a collision.
また、最適操作量をナビゲーション装置のディスプレイなどに表示させて、ドライバーの運転補助に使用することもできる。さらに、モデル予測制御によって最適操作量を検出するものであるため、ターゲットが複数存在する場合であっても、それぞれのターゲットに対してモデルを作成することにより、複数ターゲットを考慮した最適ルートの探索が可能である。そのため、複数の車両が併走する実際の道路上での使用に、充分に対応可能である。 Further, the optimum operation amount can be displayed on a display of a navigation device or the like and used for driving assistance of the driver. In addition, since the optimal operation amount is detected by model predictive control, even when there are multiple targets, search for the optimal route in consideration of multiple targets by creating a model for each target. Is possible. Therefore, it can fully cope with use on an actual road where a plurality of vehicles run side by side.
図1は、本発明の一実施形態にかかる車両の衝突回避制御装置の概略構成を示すブロック図である。図において、1はモデル予測制御を利用した衝突回避制御装置であり、自車およびターゲット(障害物)の移動をモデル化することにより、両者の衝突回避のための最適ルートを検索し、この自車がこのルートを走行するためのアクチュエータの最適操作量を出力するための装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle collision avoidance control apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure,
衝突回避制御装置1は、ターゲットの未来位置を予測するターゲット未来予測部2、自車の未来位置を予測する自車未来予測部3、予測されたターゲットの未来位置と自車の未来位置とから、自車とターゲットとの衝突の危険度を評価する衝突危険度評価部4、衝突の危険度が存在する場合、自車モデルとターゲットモデルを作成し、最適化アルゴリズムに基づいて衝突回避のための自車の最適操作量を検索する最適操作量検索部5、さらに自車の走行状態、ターゲットの走行状態に関する種々のデータを時系列で記憶しているデータベース部6とで構成されている。
The collision
最適操作量検索部5では、衝突を回避するために自車のアクチュエータ7に入力する最適操作量が検索される。この操作量は、具体的には、自車のブレーキ、ステアリングさらにはアクセルに関する操作量である。最適操作量検索部5において、自車モデルに対して仮の操作量を入力してその走行ルートを算出し、算出された自車の未来位置とターゲットの未来位置に関して衝突危険度の評価を行い、危険度が最も低くなるように、すなわち評価値が可能な限り最も小さくなるように、操作量の入力値に対する最適化を行う。このようにして最適化された操作量の入力値を、最適操作量として、自車のアクチュエータ7に出力し、あるいはナビゲーション装置などのディスプレイ8に出力して表示させる。最適操作量をアクチュエータ7に出力することにより、自車が自動的にコントロールされて衝突が回避される。
The optimum operation
データベース部6には、自車に搭載されるミリ波レーダ9および車載カメラ10によって検出されるターゲットの自車に対する相対距離、相対速度、車体幅が時系列的に記憶される。さらに、自車の走行状態を監視する各種センサ11、例えば、車速センサ、ブレーキ量センサ、アクセル開度センサ、GPS等による測定値が時系列的に記憶される。なお、衝突危険度評価部4で衝突の危険性が高いと判断された場合、警報11を駆動してドライバーに警告を与えるようにしても良い。
The
データベース部6には、センサ出力のみならず、アクチュエータ7に実際に入力された値を記憶させることもできる。これにより、アクチュエータ7に実際に入力された値と、センサ11によって検出される実際の駆動値とのずれが検出可能となる。このずれは、自車モデルを作成する場合の偏差値として使用することができる。
The
最適操作量検索部5でアクチュエータ7の最適操作量が検出されると、これをディスプレイ8に表示してドライバーに知らせるようにしても良い。表示された操作量を参考にしてドライバーが自身でブレーキ、アクセル、ステアリングを制御して衝突を回避するか、あるいは、検出された最適操作量をアクチュエータ7に強制的に入力して自動的に衝突回避を行うかは、ドライバーの選択によるものとしても良い。この場合、車両に例えば「モード選択スイッチ」を設け、ドライバーが自身の操作による衝突回避か、強制的な衝突回避かを選択できるようにしてもよい。
When the optimum operation
図2は、図1の最適操作量検索部5の詳細を示すブロック図である。本実施形態の最適操作量検索部5は、最適化アルゴリズムに従って、ブレーキ、アクセル、ステアリングについての操作量の候補値を算出する操作量候補値算出部51、操作量候補値算出部51において算出された値を自車モデルに入力して自車の所定時間後の未来位置を予測するモデル予測部52、およびモデル予測部52で作成された自車未来位置とターゲット未来位置とを評価式に入力して衝突の危険度を評価する評価部53を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing details of the optimum operation
評価部53は、最適化アルゴリズムに基づいて最適化された評価値を検索するために、評価結果を操作量候補値算出部51にフィードバックする。最適化アルゴリズムは、例えば最小自乗法、遺伝的アルゴリズムなど、任意のものを選択することが可能で、操作量候補値の選定、評価値のフィードバック方法などは、選択した最適化アルゴリズムによって随意に決定される。
The
図3は、図1および図2に示す衝突回避制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。この一連の処理は、車両の走行状態を管理、制御する制御装置において、一定時間間隔で繰り返して行われる。あるいは、ミリ波レーダあるいは車載カメラによって自車の前方にターゲットが検出された時点で開始されるようにしても良い。ここでは、前者の場合について説明する。 FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the collision avoidance control apparatus shown in FIGS. 1 and 2. This series of processing is repeatedly performed at regular time intervals in a control device that manages and controls the running state of the vehicle. Or you may make it start when a target is detected ahead of the own vehicle by millimeter wave radar or a vehicle-mounted camera. Here, the former case will be described.
処理が開始されると(ステップS1)、図1に示すターゲット未来予測部2は、データベース部6を参照しながら、ターゲットが自車の前方に存在するか否かを判断する(ステップS2)。ターゲットが存在しない場合は、そのままステップS9に移動して処理を終了する。ターゲットが存在する場合(ステップS2のYES)には、ターゲットの自車に対する相対速度、相対距離、ターゲットの幅を検出する(ステップS3)。なお、ミリ波レーダ9、車載カメラ10、車両の各種センサ11の値は常にデータベース部6に入力され記憶されているので、ターゲット未来予測部2はデータベース部6を参照することによって、ターゲットの存在、および相対速度、相対距離、ターゲットの幅を検出することが出来る。
When the process is started (step S1), the target
次に、自車のステアリング角から計算される道路のカーブRより、ターゲットの所定時間当たりの横移動距離を算出する(ステップS4)。これは、自車の位置を座標の0点においてターゲットの移動を考えることに起因するもので、カーブRに伴う自車の所定時間当たりの横移動距離をターゲットの横移動距離で表すものである。自車の位置を座標の0点とする対地座標については、後に説明する。 Next, the lateral movement distance of the target per predetermined time is calculated from the road curve R calculated from the steering angle of the host vehicle (step S4). This is caused by considering the movement of the target with respect to the position of the own vehicle at the coordinate 0 point, and the lateral movement distance per predetermined time of the own vehicle accompanying the curve R is represented by the lateral movement distance of the target. . The ground coordinates with the position of the own vehicle as the coordinate 0 point will be described later.
次のステップS5では、ターゲットの相対速度、相対距離、横移動距離に基づいて予め設定した所定時間後のターゲットの未来位置を算出する。以上のステップS3からステップS5によって、ターゲットのモデルが同定される。 In the next step S5, the future position of the target after a predetermined time set in advance is calculated based on the relative speed, relative distance, and lateral movement distance of the target. The target model is identified through steps S3 to S5.
次に、データベース部6を参照しながら、所定時間後の自車の移動可能範囲が設定される(ステップS6)。図4は、自車の移動可能範囲の設定方法を示す図である。現在の自車位置をA0で示すとき、現在の速度で走行した場合の所定時間後の位置をA1で示し、ブレーキを最大とした場合の位置をA2で、アクセルを最大とした場合の位置をA3で示す。範囲B−B’はステアリング角を左右最大に設定することによって求められる。自車の移動可能範囲は、この場合、位置A3を含む斜線で示す領域となる。
Next, with reference to the
図3のステップS7では、図4に示した自車の移動可能範囲内にターゲットの未来位置が存在するか否か、あるいは移動可能範囲に対してターゲットの未来位置がどの程度近接しているか、を評価する。すなわち、衝突の危険度を評価する。ステップS8では、ステップS7での評価値に基づいて、自車の衝突回避操作が必要か否かを判定する。この評価は、図1に示す衝突危険度評価部4において行われる。回避操作の必要性がないと判断されると(ステップS8のNO)、そのまま処理を終了する(ステップS9)。
In step S7 of FIG. 3, whether or not the future position of the target exists within the movable range of the vehicle shown in FIG. 4, or how close the future position of the target is to the movable range, To evaluate. That is, the risk of collision is evaluated. In step S8, based on the evaluation value in step S7, it is determined whether or not a collision avoidance operation for the host vehicle is necessary. This evaluation is performed in the collision
ステップS8で衝突回避操作が必要であると判断されると(ステップS8のYES)、ステップS10で衝突を回避するための最適操作量の検索処理が実行される。ステップS10で最適操作量が検索されると、ステップS11でその値を操作対象、すなわち自車のアクチュエータに入力して処理を終了する(ステップS9)。あるいは、ステップS11では最適操作量をディスプレイに表示するようにしても良い。 If it is determined in step S8 that a collision avoidance operation is necessary (YES in step S8), an optimum operation amount search process for avoiding a collision is executed in step S10. When the optimum operation amount is retrieved in step S10, the value is input to the operation target, that is, the own vehicle actuator in step S11, and the process is terminated (step S9). Alternatively, in step S11, the optimum operation amount may be displayed on the display.
図5は、図3に示した最適操作量の検索処理ステップS10の詳細を示すフローチャートである。先ず、ステップS20で、選択した最適化アルゴリズムに基づいて、ブレーキ、アクセル、ステアリングについて、自車モデルに仮に入力する候補値を抽出する。ステップS20の処理は、図2の操作量候補値算出部51において行われる。次のステップS21では、ステップS20で抽出された候補値を自車モデルに入力することにより、自車の所定時間後の未来位置を予測する。自車モデルは、データベース部6に記憶された自車の走行状態に関するデータから同定される。ステップS21の処理は、図2のモデル予測部52において行われる。
FIG. 5 is a flowchart showing details of the optimum operation amount search processing step S10 shown in FIG. First, in step S20, based on the selected optimization algorithm, candidate values that are temporarily input to the host vehicle model are extracted for the brake, accelerator, and steering. The process of step S20 is performed in the operation amount candidate
以上のようにして、操作量の初期値について、自車の所定時間後の未来位置が予測されると、次のステップS22で、ターゲットモデルによって同定されたターゲットの所定時間後の未来位置との関係、すなわち、衝突の危険性が評価される。この場合、両者の未来位置が重なっているかあるいは近接している場合、危険性の評価は大となる。両者の未来位置が離れるにしたがって、危険性の評価は小となる。 As described above, when the future position after a predetermined time of the host vehicle is predicted for the initial value of the operation amount, in the next step S22, the future position after the predetermined time of the target identified by the target model is determined. The relationship, i.e. the risk of collision, is evaluated. In this case, if the future positions of the two overlap or are close to each other, the risk evaluation becomes large. As the future positions of the two move away, the risk assessment becomes smaller.
ステップS23では、ステップS22で求めた評価値が第1回目の評価に基づくものか否かが判定される。第1回目の評価に基づくものである場合(ステップS23のYES)は、ステップS20に戻って以降のステップを繰り返す。これは、ステップS22における1回の評価のみでは、その評価を得るために入力した候補値が最適値であるか否かが判断できないからである。ステップS23でNOの場合、すなわち、今回の評価値Nに対して前回の評価値(N−1)が存在する場合は、ステップS24において、前回と今回の評価値(N−1)、Nが比較される。 In step S23, it is determined whether or not the evaluation value obtained in step S22 is based on the first evaluation. If it is based on the first evaluation (YES in step S23), the process returns to step S20 and the subsequent steps are repeated. This is because it is not possible to determine whether or not the candidate value input to obtain the evaluation is the optimum value by only one evaluation in step S22. If NO in step S23, that is, if the previous evaluation value (N-1) exists for the current evaluation value N, in step S24, the previous and current evaluation values (N-1) and N are To be compared.
ステップS25でN<(N−1)の場合(ステップS5のYES)は、前回の候補値よりも今回の候補値の方がより危険を回避できる値であると判断されるため、次のステップS26で評価値Nが危険を回避するために充分に小さい値か否か、すなわち、その最適化アルゴリズムにおいて予め設定された閾値より小さい値か否かが判断される。閾値より小さいと判断されると(ステップS26のYES)、その評価値Nを求めるために用いた操作量の候補値を最適操作量として出力する(ステップS27)。なお、ステップS25で、N≧(N−1)の場合はさらに最適な候補値を検索するために、ステップS20以下を再度実行する。ステップS26でNO(N>閾値)の場合も同様に、ステップS20以下を再度実行する。 If N <(N-1) in step S25 (YES in step S5), it is determined that the current candidate value is a value that can avoid danger more than the previous candidate value. In S26, it is determined whether or not the evaluation value N is sufficiently small to avoid danger, that is, whether or not the evaluation value N is smaller than a preset threshold value in the optimization algorithm. If it is determined that the value is smaller than the threshold value (YES in step S26), the candidate value of the operation amount used for obtaining the evaluation value N is output as the optimum operation amount (step S27). If N ≧ (N−1) in step S25, step S20 and subsequent steps are executed again in order to search for a more optimal candidate value. Similarly, if NO (N> threshold) in step S26, step S20 and subsequent steps are executed again.
図6は、衝突の危険度評価の方法について説明するための図である。自車と他車が図示するような関係にある場合、自車モデル100Mが他車(ターゲット)モデル200Mの方向に移動するような操作量を、自車モデル100Mに入力した場合、例えばステアリングを右に切った場合に衝突の危険性が増すため評価値は大となり、反対にステアリングを左に切った場合評価値は小となる。したがって、最適化アルゴリズムに従って評価値が最小となる操作量を検索することにより、衝突回避に最適な操作量が算出される。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method for evaluating the risk of collision. When the own vehicle and the other vehicle are in the relationship shown in the figure, when an operation amount that causes the own vehicle model 100M to move in the direction of the other vehicle (target)
図7は、他車(ターゲット)200の未来位置予測方法を説明するための図である。自車100に装着した、例えばミリ波レーダで他車200を観測することによって、自車100に対する他車200の相対速度および距離が検出可能である。このようにして検出した相対速度を他車200の速度とし、かつ自車100を座標の原点とすることによって、所定時間後の他車200’の未来位置の予測が可能となる。
FIG. 7 is a diagram for explaining a future position prediction method for the other vehicle (target) 200. By observing the
図8は、他車未来位置を演算するための最適な座標系の選択を説明するための図である。図8の(a)に示すように、自車100が旋回中の場合、自車100に座標を固定すると自車と他車の未来の相対的な関係は、自車100’に対して他車200’で示すものとなる。この場合、他車200’の座標演算を行うためには、他車200’の運動をr−θ座標系で表す必要がある。さらに、他車が一定速度で走行していても、自車100の回転により他車200の運動方向を修正する必要があり、演算が非常に煩雑となる。
FIG. 8 is a diagram for explaining selection of the optimum coordinate system for calculating the future position of the other vehicle. As shown in FIG. 8A, when the
そのため、図8(b)に示すように、自車100の現在位置を座標の0(基準)点とすることで、未来他車位置200’を演算するに当たり自車の未来の回転を考慮する必要が無くなるため、その演算を簡潔に行うことができる。
Therefore, as shown in FIG. 8B, the future position of the vehicle is taken into consideration when calculating the
図9は、図8(b)に示した現在自車位置を基準とする未来他車位置の演算において、自車の回転による補正の必要性を説明するための図である。上述したように、現在自車位置を基準とすることによって未来他車位置の演算が簡潔に行えるが、ミリ波などのレーダでは、ターゲットの相対位置、相対速度については出力されるが、ターゲットの横方向速度の出力はない。従って、過去の相対位置情報より横方向移動量の算出を行う必要があるが、その際に自車の回転による補正を行う必要がある。 FIG. 9 is a diagram for explaining the necessity of correction by rotation of the own vehicle in the calculation of the future other vehicle position based on the current own vehicle position shown in FIG. As described above, the position of the future vehicle can be calculated simply by using the current vehicle position as a reference. However, in the radar such as millimeter wave, the relative position and the relative speed of the target are output. There is no lateral speed output. Accordingly, it is necessary to calculate the lateral movement amount from the past relative position information, but at that time, it is necessary to perform correction by rotation of the own vehicle.
例えば、図9(a)に示すような、内側に壁310のある道路300を考える。ミリ波レーダが壁面310をターゲットと捉えて出力すると、図(b)に示すように、内側の壁面310が自車100へ衝突する予測進路となる。このとき自車100は回転中であるため、その補正を行うことにより、横位置のずれによる衝突誤判定を防止することができる。
For example, consider a
図3のステップS5で所定時間後のターゲットの未来位置算出を行う場合、求めたい未来位置は危険度の評価値が最も大きくなる時点、すなわち最も衝突の可能性が大きい時点での未来位置である。従って、この時点がステップS5における所定時間に相当する。この時点は、(距離/相対速度)によって、自車とターゲットとが再接近するまでの時間(pre−time)を得ることによって求められる。
(pre−time)=(自車とターゲット間の距離)/相対速度 (1)
When calculating the future position of the target after a predetermined time in step S5 of FIG. 3, the future position to be obtained is the future position at the time when the evaluation value of the degree of risk is the highest, that is, the time when the possibility of collision is the highest. . Therefore, this time corresponds to the predetermined time in step S5. This time point is obtained by obtaining a time (pre-time) until the host vehicle and the target re-approach according to (distance / relative speed).
(Pre-time) = (distance between own vehicle and target) / relative speed (1)
式(1)に従って時間(pre−time)が得られると、次に、時間(pre−time)におけるターゲットの未来位置を算出する。ターゲットが複数存在する場合は、ターゲット毎に(pre−time)を求め、ターゲット毎の(pre−time)後の未来位置を求める。ターゲットが他車である場合、自車と他車との衝突の危険度を評価するに当たって、衝突までの他車の移動を考慮し、他車の衝突範囲を調整する必要がある。 When the time (pre-time) is obtained according to the equation (1), the future position of the target at the time (pre-time) is then calculated. When there are a plurality of targets, (pre-time) is obtained for each target, and a future position after (pre-time) for each target is obtained. When the target is another vehicle, it is necessary to adjust the collision range of the other vehicle in consideration of the movement of the other vehicle until the collision in evaluating the risk of collision between the own vehicle and the other vehicle.
図10は、衝突までの時間が短い場合、すなわち(pre−time)が小さい場合(図10(a))と、衝突までの時間が長い場合、すなわち(pre−time)が大きい場合(図10(b))とに対して、他車に対して算出される衝突範囲400a、400bを示している。この衝突範囲400a、400bは、以下の式(2)に従って算出される。なお、式(2)における適合値Aは車両の幅に基づくマージンであり、適合値Bは衝突範囲調整用のマージンである。衝突範囲が大きすぎると誤警報が頻繁に発生してドライバーが混乱するので、適合値Bを調整することにより誤警報の発生を調整する。
衝突範囲=適合値A+適合値B×(pre−time) (2)
FIG. 10 shows a case where the time to the collision is short, that is, (pre-time) is small (FIG. 10A), and a case where the time to the collision is long, that is, (pre-time) is large (FIG. 10). (B)) shows collision ranges 400a and 400b calculated for other vehicles. The collision ranges 400a and 400b are calculated according to the following equation (2). In the equation (2), the conforming value A is a margin based on the width of the vehicle, and the conforming value B is a margin for adjusting the collision range. If the collision range is too large, false alarms frequently occur and the driver is confused. Therefore, the occurrence of the false alarms is adjusted by adjusting the fitness value B.
Collision range = conformity value A + conformance value B × (pre-time) (2)
図3のステップS7で実行される危険度の評価は、(pre−time)を用いて算出される評価値Fに基づいて行われる。評価値Fの算出方法を以下に示す。なお、適合値Cは評価値Fを4桁で表示するために設定する定数であり、評価結果Fを3桁で表示する場合は3桁用に設定した適合値Cを用いればよい。
評価値F=適合値C/(pre−time) (3)
The risk evaluation executed in step S7 in FIG. 3 is performed based on the evaluation value F calculated using (pre-time). A method for calculating the evaluation value F is shown below. The conforming value C is a constant set to display the evaluation value F in 4 digits. When the evaluation result F is displayed in 3 digits, the conforming value C set for 3 digits may be used.
Evaluation value F = Adapted value C / (pre-time) (3)
図11は、(pre−time)の大小に基づく評価値Fの大小を示す。評価値Fは、上記の式(3)から明らかなように、(pre−time)に逆比例するため、図11に示すように、自車100に対して他車200aが近い場合(pre−time:小)、評価値Fは大きくなり、自車100に対して他車200bが遠い場合(pre−time:大)、評価値Fは小さくなる。
FIG. 11 shows the magnitude of the evaluation value F based on the magnitude of (pre-time). Since the evaluation value F is inversely proportional to (pre-time) as apparent from the above equation (3), as shown in FIG. 11, when the
ところが、上記の式(3)による評価値Fの算出方法では、自車がターゲットと正面から衝突しても、ターゲットを掠めても評価値は同じとなり、実用上問題がある。従って、自車とターゲットとの距離を評価値に算入することにより、この問題を解決するようにしている。この場合の評価式は以下の式(4)となる。なお、以下に示す適合値Dは評価値Fを4桁で表示するために設定する定数であり、評価値Fを3桁で表示する場合は、3桁用に設定した適合値Dを用いる。
評価値F=適合値C/(pre−time)+適合値D×(自車とターゲットとの距離)2 (4)
However, in the method of calculating the evaluation value F according to the above equation (3), the evaluation value is the same regardless of whether the host vehicle collides with the target from the front or gives up the target, which is problematic in practice. Therefore, this problem is solved by including the distance between the vehicle and the target in the evaluation value. The evaluation formula in this case is the following formula (4). The conforming value D shown below is a constant set to display the evaluation value F in 4 digits. When the evaluation value F is displayed in 3 digits, the conforming value D set for 3 digits is used.
Evaluation value F = Applicable value C / (pre-time) + Applicable value D × (distance between own vehicle and target) 2 (4)
例えば、図12に示すように、衝突範囲400が大きく、自車100の移動によって衝突範囲内への移動が避けられない場合には、評価値Fを上記式(4)に従って算出することにより、衝突範囲を掠めるような経路500の算出が可能となる。
For example, as shown in FIG. 12, when the
図1に示す衝突危険度評価部4では、上記評価式(3)および(4)を用いることにより、自車の現在のブレーキ、アクセル、ステアリング量を維持した状態の評価値Fが算出可能である。そのため、評価値Fの値に基づいて警報11を駆動し、適宜の警報出力、例えばシートベルト駆動、ハザード出力、ブレーキランプ点等、警報音等を行うことができる。
The collision
図13に、評価値Fと警報出力との関係を例示する。なお、警報の表示例としては、警告レベル3で「自動ブレーキ作動中」、警告レベル2で「衝突の危険があります。速度を落としてください」を音声にて表示し、あるいは音声とディスプレイ上へテキスト表示する。また、表示警告レベル1では、「プッ」のような効果音のみとし、ディスプレイ上への表示は行わないようにすることができる。
FIG. 13 illustrates the relationship between the evaluation value F and the alarm output. As an example of alarm display, “Automatic brake is active” at
なお、評価値Fの算出式(3)および(4)は、図11および12では衝突危険度評価部4において使用されることを前提に説明しているが、これらの評価式は、最適操作量検索部5(図1参照)の評価部53(図2参照)においても同様に、衝突の危険度の評価値算出のために使用することが可能である。
The calculation formulas (3) and (4) for the evaluation value F have been described on the premise that they are used in the collision
図14は、自車に対して複数のターゲットが存在する場合の、各ターゲットに対する評価値Fを求める処理手順を示している。先ず、ステップP1で、ターゲット1に対して評価値Fの算出を行う。ステップP1には、ターゲット1に対する(pre−time[1])の算出ステップP11、(pre−time[1])秒後の自車およびターゲット1の位置予測ステップP12、およびターゲット1に対する評価値算出ステップP13を含んでいる。
FIG. 14 shows a processing procedure for obtaining the evaluation value F for each target when there are a plurality of targets for the own vehicle. First, in step P1, the evaluation value F is calculated for the
ターゲット1に対する評価値がこのようにして算出されると、次のステップP2で、ターゲット2に対してステップP11〜P13と同様の処理を行って、ターゲット2に対する評価式を算出する。同様に、ステップP3で、ターゲット3に対する評価値を算出する。以上の処理を、ミリ波レーダが捉えた全ターゲットにおいて繰り返し(ステップP4)、複数ターゲットの評価値算出処理を終了する。
When the evaluation value for the
1 衝突回避制御装置
2 ターゲット未来予測部
3 自車未来予測部
4 衝突危険度評価部
5 最適操作量検索部
6 データベース部
7 アクチュエータ
8 ディスプレイ
9 ミリ波レーダ
10 車載カメラ
11 センサ
51 操作量候補値算出部
52 モデル予測部
53 評価部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記データベース部に記憶されたデータに基づいてターゲットの未来位置を予測するターゲット未来予測部と、
前記データベース部に記憶されたデータに基づいて自車の未来位置を予測する自車未来予測部と、
前記ターゲットおよび自車の未来予測部出力に基づいて自車およびターゲットの衝突の危険度を評価する衝突危険度評価部と、
前記衝突危険度評価部出力に基づいてモデル予測制御を行い、衝突回避のための自車のアクチュエータに関する最適操作量を検索する最適操作量検索部と、を備える、車両の衝突回避制御装置。 A database unit for storing data relating to the traveling state of the host vehicle and data relating to the distance between the target and the host vehicle and the relative speed of the target;
A target future prediction unit that predicts the future position of the target based on the data stored in the database unit;
A vehicle future prediction unit that predicts a future position of the vehicle based on data stored in the database unit;
A collision risk evaluation unit that evaluates the risk of collision between the vehicle and the target based on the output of the future prediction unit of the target and the vehicle;
A collision avoidance control device for a vehicle, comprising: an optimal operation amount search unit that performs model predictive control based on the output of the collision risk evaluation unit and searches for an optimal operation amount related to an actuator of the own vehicle for collision avoidance.
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